h型自適應有限元法計算重力壩應力的控制標準及改善壩踵區(qū)應力分布的方法探討.pdf

1、隨著計算機的飛速發(fā)展，有限元法在工程計算領域得到了廣泛的應用。但是混凝土重力壩設計規(guī)范中的應力計算卻仍是以材料力學法作為基礎，有限元法不能成為其主要設計標準。其中一個原因是壩踵、壩趾的應力奇異，許多專家、學者雖對此進行了大量的研究，不過此問題一直沒有得到很好地解決。 本文在系統(tǒng)地學習和吸收自適應有限元法的主要理論基礎之上，以ANSYS程序作為計算工具，研究了自適應有限元在ANSYS中的實現(xiàn)過程，為驗證其可靠性，首先將其應用于L型

2、鋼板的應力計算，并對自適應計算中控制參數(shù)的影響進行了研究分析，結(jié)果證明基于ANSYS的自適應有限元在工程中應用是切實可行的。然后將自適應有限元法應用于大壩有限元應力取值的研究，通過對不同壩高、彈模比(壩體和壩基)的自適應計算，得到如下結(jié)論： (1)對于給定的全域能量誤差限，采用ANSYS程序的網(wǎng)格剖分自適應策略，可以滿足誤差要求，并且基本不受單元尺寸改變控制因子的影響，不因壩踵部位應力集中而產(chǎn)生不收斂現(xiàn)象。 (2)對于不

3、同初始網(wǎng)格和無初始網(wǎng)格情況，如果給定一個相同的全域能量誤差限，從自適應有限元應力計算中能夠得到建基面上基本相同的應力結(jié)果。 (3)對于重力壩存在一個穩(wěn)定的臨界全域能量誤差限，它不隨壩高和彈模比的變化而改變，結(jié)果表明臨界全域能量誤差限是穩(wěn)定的，本文通過計算得到巖基上重力壩的臨界全域能量誤差限為2。 最后，針對傳統(tǒng)有限元計算壩踵存在較大拉應力情況，本文設想在上游壩基設置V型槽來改善壩踵區(qū)應力分布，并對其位置和尺寸進行了優(yōu)化設